減数分裂組換えにおけるクロマチン構造の機能と制御方法

减数分裂重组过程中染色质结构的功能和调控

• 批准号: 10J08626
• 负责人: 山田 真太郎
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J08626/
• 关键词: 生物学; 分子生物学; 遺伝学; 減数分裂; 減数分裂期組換え; クロマチン; ヒストン修飾; 分裂酵母; 生物学; 分子生物学; 遺伝学; 減数分裂; 減数分裂期組換え; クロマチン; ヒストン修飾; 分裂酵母

真核生物において、配偶子の正常な形成や遺伝的多様化に重要な機構の一つが、減数分裂期にみられる相同染色体間の組換えである。この組換えは、染色体上の特定領域「組換えホットスポット」で頻発することが知られている。生体内のDNAはヒストンに巻き付いて、それが更に凝集した「クロマチン構造」を形成しており、この局所構造が転写や組換えなどのDNA関連反応に影響する。そのため、ホットスポットが組換えに有利な構造を取っていると考えられている。このクロマチン構造の制御に重要な一要因が、ピストンの翻訳後修飾である。しかし、ヒストン修飾の組換えにおける機能は不明な点が多い。そこで本研究では、減数分裂組換えのクロマチン構造による制御の解析を、組換え活性化におけるピストン修飾に注目して行う。平成23年度までの研究から、実験系として有用な分裂酵母のホットスポット「ade6-M26」において、遺伝的組換え活性化レベルと相関するピストン修飾のパターンを見出した。また、このパターンを形成するピストン修飾が、組換え開始を促進していることが示唆された。これらをふまえて行った24年度の研究により、(1)上記のピストン修飾パターンが、分裂酵母のほとんどのホットスポットに共通する性質であることが分かった。そして、(2)パターンを形成するピストン修飾やヒストンの修飾酵素が、組換え開始タンパク質の染色体結合課程に関与していることが示唆された。これらの結果から、分裂酵母では、複数のクロマチン関連因子が複合的に組換え開始反応を調整していることが初めて示唆された。

在真核生物中，配子的正常形成和遗传多样化的重要机制之一是在减数分裂阶段看到的同源染色体之间的重组。已知这种重组经常发生在染色体上的特定区域“重组热点”中。体内DNA围绕组蛋白包裹，该组蛋白形成一个凝聚的“染色质结构”，会影响与DNA相关的反应，例如转录和重组。因此，据信热点具有有利于重组的结构。控制这种染色质结构的关键因素是活塞的翻译后修饰。然而，组蛋白在重组中修饰的功能尚不清楚。因此，在这项研究中，我们通过染色质结构分析了减数分裂重组的调节，重点是重组激活中的活塞修饰。到2011年的研究揭示了活塞修饰的模式，这些模式与裂变酵母热点“ ADE6-M26”中的遗传重组激活水平相关，该裂变酵母热点是实验系统。还建议形成这种模式的活塞修饰会促进重组的开始。基于这些研究，2012年发现（1）上述活塞修饰模式对于裂变酵母中的大多数热点都是常见的。然后提出（2）形成该模式的活塞修饰和组蛋白修饰酶参与重组引起的蛋白质的染色体结合过程。这些结果首次表明，多个与染色质相关的因子结合起来调节裂变酵母中的重组起始反应。